小型模塊化反應(yīng)堆已成為核工業(yè)的潛在處理方案，但仍存在許多應(yīng)戰(zhàn)
核電一直以來(lái)都被認(rèn)為是削減對(duì)化石燃料依賴的重要途徑。核電具有巨大的潛力，一同也存在很大爭(zhēng)議。世界核協(xié)會(huì)（WNA）的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，全球目前有600多個(gè)反應(yīng)堆在運(yùn)行，散布在50多個(gè)國(guó)家，供給了約占世界十分之一的用電量。
可是，隨著世界動(dòng)力需求的激增，人們擔(dān)心大型核電或許無(wú)法處理問(wèn)題。例如英國(guó)Hinkley Point C的制作成本不斷攀升，比較于化石燃料發(fā)電設(shè)備，第三代核電技術(shù)沒(méi)有成熟。
小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）已經(jīng)成為核工業(yè)的潛在處理方案。世界原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）將電功率小于300MW的反應(yīng)堆定義為小型堆。
值得注意的是，SMR很少遇到大型核電在后勤方面的應(yīng)戰(zhàn)和螺旋式添加的費(fèi)用，而且小而靈敏，能夠布置在多種環(huán)境中。然而，SMR在資金和技術(shù)方面仍存在許多應(yīng)戰(zhàn)。
勞斯萊斯將在英國(guó)制作16座微型核反應(yīng)堆
近期由英國(guó)汽車巨頭勞斯萊斯（Rolls Royce）牽頭的財(cái)團(tuán)在展開(kāi)SMR項(xiàng)目，該財(cái)團(tuán)計(jì)劃在英國(guó)建造16座微型核反應(yīng)堆。
估計(jì)這些反應(yīng)堆將供給高達(dá)400MW的電力，相當(dāng)于約150臺(tái)陸上風(fēng)力發(fā)電裝置，并將于2028年開(kāi)始商運(yùn)。目前英國(guó)在運(yùn)的悉數(shù)7臺(tái)核電機(jī)組都將于2035年前退役，屆時(shí)電力供給將削減五分之一。
勞斯萊斯還強(qiáng)調(diào)了SMR項(xiàng)目產(chǎn)生的其它經(jīng)濟(jì)利益，例如SMR產(chǎn)業(yè)鏈將發(fā)明40,000個(gè)工作崗位。該項(xiàng)目還獲得了政府約2500萬(wàn)美元的贊助，將促進(jìn)私人及公共資產(chǎn)的出資。
可是，該項(xiàng)目也面對(duì)著應(yīng)戰(zhàn)。
該項(xiàng)意圖大部分財(cái)務(wù)可行性依托于SMR將全球范圍出口。到2035年，全球SMR職業(yè)的產(chǎn)值將到達(dá)約5460億美元。然而，由于英國(guó)脫歐使得英國(guó)與其前交易伙伴之間聯(lián)系死板，英國(guó)在全球核工業(yè)的地位受到了削弱。
此外，英國(guó)對(duì)其他傳統(tǒng)的清潔動(dòng)力（例如可再生動(dòng)力）的發(fā)展計(jì)劃或許會(huì)阻止對(duì)核電的出資。Statista的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，到2035年，當(dāng)英國(guó)的核電機(jī)組退役后，英國(guó)將使用可再生動(dòng)力補(bǔ)償70GW的發(fā)電空缺。
比較之下，新增核電的計(jì)劃發(fā)電量?jī)H為13GW。這表明即使有相當(dāng)多的財(cái)務(wù)支持，英國(guó)核電在動(dòng)力結(jié)構(gòu)中的作用仍受到限制。
Rosatom將建造50MW的SMR機(jī)組
俄羅斯核能公司Rosatom于2020年末宣告已就該國(guó)東部雅庫(kù)特區(qū)域SMR的動(dòng)力價(jià)格達(dá)成協(xié)議。該SMR功率為50MW，能夠幫助該區(qū)域每年削減10,000噸的碳排放。
該項(xiàng)目是雅庫(kù)特區(qū)域?yàn)橄鳒p對(duì)化石燃料依賴的最新舉措。由于該區(qū)域的極點(diǎn)氣候因素導(dǎo)致太陽(yáng)能等可再生動(dòng)力的牢靠性很低，因而人們認(rèn)為SMR能夠?yàn)樵搮^(qū)域供給持久的清潔動(dòng)力。
Rosatom還強(qiáng)調(diào)了該項(xiàng)意圖其它經(jīng)濟(jì)利益，例如，由于核電的牢靠性更高，該區(qū)域的電力成本將降低兩倍，并在SMR的制作和運(yùn)營(yíng)中發(fā)明了800個(gè)當(dāng)?shù)毓ぷ鲘徫弧?br>
美國(guó)經(jīng)過(guò)首個(gè)SMR規(guī)劃認(rèn)證
2020年9月，在經(jīng)過(guò)美國(guó)核管員會(huì)（NRC）對(duì)NuScale Power開(kāi)發(fā)的SMR進(jìn)行了為期四年的審查后，經(jīng)過(guò)了首個(gè)SMR規(guī)劃認(rèn)證。
在獲得監(jiān)管答應(yīng)的情況下，NuScale希望該項(xiàng)目將對(duì)本身財(cái)務(wù)以及美國(guó)SMR職業(yè)都產(chǎn)生有利影響，事實(shí)上該項(xiàng)意圖最新進(jìn)展已經(jīng)證明了其觀念。其SMR模塊開(kāi)始的規(guī)劃功率為60MW，但現(xiàn)在已提高至77MW。
NuScale的SMR設(shè)置了許多安全功能，將最大程度地削減災(zāi)禍對(duì)核設(shè)備的影響。由許多SMR組成的一個(gè)核電機(jī)組，每個(gè)SMR別離布置在直徑為4.6m的安全殼內(nèi)，而不是像大堆一樣悉數(shù)布置在直徑40m的安全殼內(nèi)。
SMR的安全殼能夠承受多達(dá)15倍的壓力，安全性更高。此外，壓力容器被淹沒(méi)在水池中，供給了額定的余熱導(dǎo)出措施，這在大堆中很難完成。
然而，該項(xiàng)目能否處理美國(guó)許多核設(shè)備面對(duì)的首要應(yīng)戰(zhàn)（成本問(wèn)題）還有待調(diào)查。盡管美國(guó)是世界上最大的核能發(fā)電國(guó)，占全球核能發(fā)電量的30％以上，但美國(guó)的許多電站不能完成盈余，而且被迫提前退役。
在2013年至2020年，美國(guó)有10臺(tái)提前退役的機(jī)組，總發(fā)電量為9GW。NuScale的SMR在美國(guó)沒(méi)有進(jìn)行商業(yè)測(cè)試，因而尚不清楚能否帶來(lái)長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。
南非重啟球床模塊化反應(yīng)堆
南非初次開(kāi)發(fā)球床模塊化反應(yīng)堆（PBMR）是在20世紀(jì)90年代。該SMR的功率為110MW，采用氦氣冷卻。因而該SMR能夠布置在南非等水資源有限的國(guó)家。
南非的動(dòng)力結(jié)構(gòu)嚴(yán)峻失衡，此類項(xiàng)目對(duì)于南非尤其重要。2016年，南非的一次動(dòng)力69％來(lái)自煤炭，14％來(lái)自原油。
可再生動(dòng)力，天然氣和核電是全球最受重視且出資最多的三種動(dòng)力，別離僅占11％，3％和3％。
2019年南非的政府陳述指出，南非在鈾儲(chǔ)量非常豐富，具有世界已探明鈾礦的5.2％。這表明只要南非有意愿出資開(kāi)發(fā)核相關(guān)技術(shù)，將有很大的發(fā)展前景。
南非電力公司Eskom一直致力于開(kāi)發(fā)PBMR。Eskom一直在對(duì)這些反應(yīng)堆進(jìn)行保護(hù)和保養(yǎng)，在2020年1月表示正在尋覓出資者介入該項(xiàng)目并發(fā)揮其潛力。由于南非的動(dòng)力職業(yè)由國(guó)企主導(dǎo)，私人出資的影響力尚不明晰。因而該項(xiàng)目能否煥發(fā)新生尚存疑慮。
得州大停電 證明還是核電穩(wěn)
2021年2月中下旬，美國(guó)得克薩斯州（以下簡(jiǎn)稱得州）遭遇歷史性極點(diǎn)寒流氣候，電力系統(tǒng)幾近潰散。而核能發(fā)電在極寒氣候中體現(xiàn)出強(qiáng)抗災(zāi)才能。
這次大停電終究怎么回事？什么樣的動(dòng)力結(jié)構(gòu)更能防止類似事端的產(chǎn)生？
1、得州電源安全牢靠存在短板
電源安全性低是此次停電事端的根本原因。受極點(diǎn)氣候影響，占美國(guó)得州總發(fā)電量70%的天然氣和風(fēng)力電源機(jī)組出力下降40%，導(dǎo)致上網(wǎng)電量與用電負(fù)荷嚴(yán)峻失衡。
作為首要發(fā)電燃料的天然氣因氣井凍住和管道冰堵導(dǎo)致斷供，無(wú)法繼續(xù)發(fā)電，形成3000萬(wàn)千瓦的電力缺口。作為第三大電源的風(fēng)電因風(fēng)力渦輪機(jī)凍住導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備癱瘓，凸現(xiàn)出可再生動(dòng)力易受氣候影響、牢靠性低的問(wèn)題。
電源結(jié)構(gòu)不合理，供電安穩(wěn)的核能占比過(guò)低，未能填補(bǔ)電力缺口。在此次美國(guó)得州停電事端中，核電體現(xiàn)相對(duì)安穩(wěn)，4臺(tái)核電機(jī)組保持了75%的預(yù)期容量，并迅速康復(fù)至100%。核電不易受氣候影響，具備較強(qiáng)抵擋極點(diǎn)氣候?yàn)?zāi)禍的才能，可作為全天候零碳的基荷電源。相對(duì)于天然氣發(fā)電，核電的安全性和牢靠性更高。
但因得州核電發(fā)電量占比較低，無(wú)法填補(bǔ)此次災(zāi)禍形成的電力缺口。煤電機(jī)組出力雖因部分煤堆和設(shè)備凍住受到一些影響，但總體上與核電一同支撐起災(zāi)禍期間得州的最低用電供給。
2、核電是進(jìn)步電源安全牢靠性的重要挑選
發(fā)揮核電安全牢靠?jī)?yōu)勢(shì)，保證極點(diǎn)氣候?yàn)?zāi)禍下的供電安全。隨著全球氣候變化加重，極點(diǎn)氣候?qū)е碌碾娫窗踩珕?wèn)題凸顯。除此次美國(guó)得州停電事端外，2019年美國(guó)加州因酷暑氣候?qū)е掠秒娦枨蠹ぴ?，引發(fā)大規(guī)模停電，而其可再生動(dòng)力改革步伐過(guò)快，無(wú)法供給安穩(wěn)足額的電力以應(yīng)對(duì)需求添加成為此次大停電事端的首要原因。
風(fēng)景等可再生動(dòng)力易受氣候影響，具有波動(dòng)性和間歇性，大規(guī)模接入電網(wǎng)時(shí)需要安穩(wěn)的基荷電源予以支撐。核電在安全性、高效性和安穩(wěn)性上具有優(yōu)勢(shì)，能夠作為全天候安穩(wěn)供給電力的零碳清潔動(dòng)力，能夠?yàn)榭稍偕鷦?dòng)力接入電網(wǎng)供給有力支撐，在極點(diǎn)氣候?yàn)?zāi)禍中可成為安穩(wěn)牢靠的調(diào)度基荷電源。
局部電力危機(jī)快速康復(fù)須依托當(dāng)?shù)氐陌卜€(wěn)基荷電源。本次美國(guó)得州本地基荷電源受極點(diǎn)氣候影響發(fā)電才能下降，其周邊各州相同面對(duì)供電需求飆升與動(dòng)力供給缺少的對(duì)立，無(wú)力供給支援，而且得州相對(duì)獨(dú)立的電網(wǎng)導(dǎo)致其接受外部電網(wǎng)輸電的才能有限。
上一年冬天，受冬天寒流影響，我國(guó)湖南、江西等地用電需求激增，因當(dāng)?shù)乜稍偕鷦?dòng)力出力缺乏，省外送電量有限，也因當(dāng)?shù)厝狈Π踩卜€(wěn)的動(dòng)力作為應(yīng)急填補(bǔ)電力缺口，多地出現(xiàn)電力供給緊張的局勢(shì)，被迫拉閘限電。
區(qū)域基荷電源不僅在平時(shí)能為該區(qū)域供給電力，在突發(fā)災(zāi)禍情況時(shí)，也可依托其予以緩解電力危機(jī)的出現(xiàn)或快速康復(fù)。因而保證區(qū)域性安全安穩(wěn)的基荷電源建造非常重要。
保證動(dòng)力在供熱與供電上的平衡，有利于應(yīng)對(duì)氣候變化。此次美國(guó)得州因管道冰堵形成天然氣斷供，而僅存的可用天然氣被優(yōu)先用于家庭和企業(yè)供暖，發(fā)電廠的天然氣供給被進(jìn)一步削減，直接導(dǎo)致天然氣發(fā)電才能下降40%，形成停電危機(jī)。我國(guó)應(yīng)探究包括核能供熱在內(nèi)的多元供熱方法，以減輕天然氣需求的壓力，共同保證供電安全。
3、相關(guān)主張
添加動(dòng)力系統(tǒng)中核電占比，使電源結(jié)構(gòu)多元化。面對(duì)未來(lái)的動(dòng)力低碳化需求，核能和可再生動(dòng)力是完成碳中和愿景目標(biāo)的重要途徑。電源結(jié)構(gòu)多元化有利于增強(qiáng)電源的可調(diào)理性，進(jìn)步牢靠性，保證動(dòng)力電力供給安全。
主張?jiān)诖_保安全的前提下進(jìn)步核電占比，在調(diào)度出力上對(duì)電網(wǎng)電壓及事端應(yīng)急完成頻率支撐。合理統(tǒng)籌核、水、風(fēng)、光等清潔動(dòng)力比例，構(gòu)建核能與可再生動(dòng)力相和諧的復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)，最大極限保證動(dòng)力安全。
在華中區(qū)域添加支撐性核電電源，優(yōu)化動(dòng)力空間布局。在極點(diǎn)氣候下、區(qū)域動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)中斷后，核電能夠較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)安穩(wěn)輸出，保證區(qū)域動(dòng)力安全。我國(guó)華中區(qū)域資源有限，水電可開(kāi)發(fā)資源根本開(kāi)發(fā)結(jié)束，風(fēng)景資源數(shù)量有限，
煤電依托外省調(diào)入動(dòng)力煤，相當(dāng)一部分電力電量依托特高壓外網(wǎng)送入。主張?jiān)凇笆奈濉逼陂g核準(zhǔn)湖南桃花江核電項(xiàng)目，為華中區(qū)域電網(wǎng)添加支撐電源，提高區(qū)域動(dòng)力系統(tǒng)的和諧性與靈敏性，做好應(yīng)對(duì)極點(diǎn)氣候?yàn)?zāi)禍的預(yù)備。
重視核能的綜合使用，促進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化。我國(guó)60%以上的區(qū)域、50%以上的人口需要冬天供熱，在目前的供熱結(jié)構(gòu)下，形成了較為嚴(yán)峻的環(huán)境污染和霧霾氣候。
核能作為清潔動(dòng)力，是重要的供熱資源，與燃煤和天然氣供熱比較，核能供熱可有效削減二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵顆粒物的排放。主張加速核能供熱等綜合使用項(xiàng)意圖建造，將核能供熱歸入國(guó)家動(dòng)力電力“十四五”規(guī)劃，完成供熱的清潔代替，助力我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
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